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Recovery of release cloud from laser shock-loaded graphite and hydrocarbon targets: in search of diamonds

Schuster, A. K. ; Voigt, K. ; Klemmed, B. ; Hartley, N. J. ; Lütgert, J. ; Zhang, M. ; Bähtz, C. ; Benad, A. ; Brabetz, C. ; Cowan, T. ; Döppner, T. ; Erb, D. J. ; Eychmüller, A. ; Facsko, S. ; Falcone, R. W. ; Fletcher, L. B. ; Frydrych, S. ; Ganzenmüller, G. C. ; Gericke, D. O. ; Glenzer, S. H. ; Grenzer, J. ; Helbig, U. ; Hiermaier, S. ; Hübner, R. ; Laso Garcia, A. ; Lee, H. J. ; MacDonald, M. J. ; McBride, E. E. ; Neumayer, P. ; Pak, A. ; Pelka, A. ; Prencipe, I. ; Prosvetov, A. ; Rack, A. ; Ravasio, A. ; Redmer, R. ; Reemts, D. ; Rödel, M. ; Schoelmerich, M. ; Schumacher, D. ; Tomut, M. ; Turner, S. J. ; Saunders, A. M. ; Sun, P. ; Vorberger, J. ; Zettl, A. ; Kraus, D. (2022)
Recovery of release cloud from laser shock-loaded graphite and hydrocarbon targets: in search of diamonds.
In: Journal of Physics D: Applied Physics, 2022, 56 (2)
doi: 10.26083/tuprints-00022988
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

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Kurzbeschreibung (Abstract)

This work presents first insights into the dynamics of free-surface release clouds from dynamically compressed polystyrene and pyrolytic graphite at pressures up to 200 GPa, where they transform into diamond or lonsdaleite, respectively. These ejecta clouds are released into either vacuum or various types of catcher systems, and are monitored with high-speed recordings (frame rates up to 10 MHz). Molecular dynamics simulations are used to give insights to the rate of diamond preservation throughout the free expansion and the catcher impact process, highlighting the challenges of diamond retrieval. Raman spectroscopy data show graphitic signatures on a catcher plate confirming that the shock-compressed PS is transformed. First electron microscopy analyses of solid catcher plates yield an outstanding number of different spherical-like objects in the size range between ten(s) up to hundreds of nanometres, which are one type of two potential diamond candidates identified. The origin of some objects can unambiguously be assigned, while the history of others remains speculative.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2022
Autor(en): Schuster, A. K. ; Voigt, K. ; Klemmed, B. ; Hartley, N. J. ; Lütgert, J. ; Zhang, M. ; Bähtz, C. ; Benad, A. ; Brabetz, C. ; Cowan, T. ; Döppner, T. ; Erb, D. J. ; Eychmüller, A. ; Facsko, S. ; Falcone, R. W. ; Fletcher, L. B. ; Frydrych, S. ; Ganzenmüller, G. C. ; Gericke, D. O. ; Glenzer, S. H. ; Grenzer, J. ; Helbig, U. ; Hiermaier, S. ; Hübner, R. ; Laso Garcia, A. ; Lee, H. J. ; MacDonald, M. J. ; McBride, E. E. ; Neumayer, P. ; Pak, A. ; Pelka, A. ; Prencipe, I. ; Prosvetov, A. ; Rack, A. ; Ravasio, A. ; Redmer, R. ; Reemts, D. ; Rödel, M. ; Schoelmerich, M. ; Schumacher, D. ; Tomut, M. ; Turner, S. J. ; Saunders, A. M. ; Sun, P. ; Vorberger, J. ; Zettl, A. ; Kraus, D.
Art des Eintrags: Zweitveröffentlichung
Titel: Recovery of release cloud from laser shock-loaded graphite and hydrocarbon targets: in search of diamonds
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 2022
Ort: Darmstadt
Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: 2022
Verlag: IOP Publishing
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: Journal of Physics D: Applied Physics
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 56
(Heft-)Nummer: 2
Kollation: 19 Seiten
DOI: 10.26083/tuprints-00022988
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/22988
Zugehörige Links:
Herkunft: Zweitveröffentlichung DeepGreen
Kurzbeschreibung (Abstract):

This work presents first insights into the dynamics of free-surface release clouds from dynamically compressed polystyrene and pyrolytic graphite at pressures up to 200 GPa, where they transform into diamond or lonsdaleite, respectively. These ejecta clouds are released into either vacuum or various types of catcher systems, and are monitored with high-speed recordings (frame rates up to 10 MHz). Molecular dynamics simulations are used to give insights to the rate of diamond preservation throughout the free expansion and the catcher impact process, highlighting the challenges of diamond retrieval. Raman spectroscopy data show graphitic signatures on a catcher plate confirming that the shock-compressed PS is transformed. First electron microscopy analyses of solid catcher plates yield an outstanding number of different spherical-like objects in the size range between ten(s) up to hundreds of nanometres, which are one type of two potential diamond candidates identified. The origin of some objects can unambiguously be assigned, while the history of others remains speculative.

Freie Schlagworte: recovery, nanodiamonds, laser-induced shock compression, high energy density
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-229885
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 05 Fachbereich Physik
05 Fachbereich Physik > Institut für Kernphysik
Hinterlegungsdatum: 19 Dez 2022 12:26
Letzte Änderung: 21 Dez 2022 11:09
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